イタリアのポリテクニコ・ディ・トリノのバイオミミクリーソフトロボティクス部門の研究者たちは、BeanBotという名の小型ロボットを開発しました。このロボットは、モーター、バッテリー、センサー、コンピュータに依存せずに、ジャンプ、転がり、ひっくり返り、滑走、斜面を登るなどの動作を行います。デザインのインスピレーションはメキシコのジャンピングビーンズから得られています。ジャンピングビーンズの独特な動きは、豆の鞘の中に隠れている蛾の幼虫によるものです。研究チームは動物を直接模倣するのではなく、熱エネルギーを利用した運動方法と豆の鞘の形状を組み合わせることで、ロボットに多様な移動能力を持たせました。
BeanBotは形状記憶合金のバネと豆型の外殻で構成されています
BeanBotは、微型熱反応バネと軽量の豆型外殻の2つの主要部品で構成されています。バネは形状記憶合金（SMA）で作られており、熱を受けると形状が変わります。磁石がバネを固定し、エネルギーを蓄えます。バネが十分な温度に達すると、突然エネルギーを放出し、ロボットを地面から弾き飛ばして空中に送り出します。その後の動きは外殻によって決まります。
ロボット自体には、いつジャンプ、転がり、ひっくり返るかを決定するシステムはありません。移動方法は完全に外殻の形状と接触面によって決まります。外殻の一面は曲面で、他の2面は平面であり、BeanBotは異なる方法で地面と相互作用することができます。曲面は転がりを促し、平面は安定性を保ち、斜面を登るのに役立ちます。この形状は、着地後に自らを正すのにも役立ち、着地姿勢が異なっても再びジャンプすることができ、多様な動作を生み出します。
ロボットは周囲の環境によって異なる行動を生成します
研究チームは、BeanBotが約30センチの高さまでジャンプし、約80センチ転がり、滑らかな表面を滑走し、空中または地面に衝突した後にひっくり返ることができることを発見しました。磁力を調整することで、10度から18度の斜面を登ることも可能です。すべての動作は同じ熱エネルギーバネによって生成されており、独立したモーターや機械構造には依存していません。ロボットの移動方法は着地する表面によって変わります：滑らかな表面ではジャンプが主に上向きになり、滑走を引き起こします；粗い表面では転がりが引き起こされます；不均一な地面ではジャンプの方向と高さが変わります。92回のジャンプテストのうち、約81.5%が最初のジャンプの後に転がり、滑走、バウンド、ひっくり返りなどの追加動作に進化しました。これは、ロボットの周囲環境がその運動システムの一部になっていることを示しています。
BeanBotの構造は、従来のロボットよりもシンプルです。外殻の重さは約3.8グラム、ジャンプモジュールの重さは約8グラムです。システム全体は3Dプリントされた外殻、SMAバネ、磁石を使用しており、移動を制御するための搭載電子機器は必要ありません。ただし、設計には制限があります：SMAバネは現在、ジャンプを引き起こすために約70〜80°Cの温度を必要とし、ロボットの起動には30〜180秒かかり、回復周期は約130〜140秒です。研究者たちは、将来的に材料を改善することでBeanBotがより低い温度で反応し、移動のリズムを速めることができると述べており、ロボットの設計における別のアプローチとして、ロボットの身体がセンサー、コンピュータ、ソフトウェアの仕事を分担し、形状、材料、環境を通じて自然に異なる行動を生成することを考えています。
項目 規格 駆動方式 形状記憶合金（SMA）熱エネルギーバネ 外殻重量 約3.8グラム ジャンプモジュール重量 約8グラム 外殻製作 3Dプリント トリガー温度 約70–80°C 起動時間 30〜180秒 回復周期 約130〜140秒 ジャンプ高さ 約30センチ 転がり距離 約80センチ 登坂角度 10〜18度 後続動作割合 約81.5%（92回のジャンプテスト）